22届高中物理一轮总复习 31　原子核及核反应（新高考）课件PPT

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一、原子核的组成1.原子核由质子和中子组成,质子和中子统称为　　　。质子带正电,中子不带电。 2.基本关系(1)核电荷数=质子数(Z)=元素的原子序数=　　　　　　　　　　。 (2)质量数(A)=　　　　　　=质子数+中子数。 3.X元素的原子核的符号为 ,其中A表示　　　　　　,Z表示核电荷数。 
二、天然放射现象1.天然放射现象元素　　　　地放出射线的现象,首先由　　　　　　　　发现。天然放射现象的发现,说明原子核具有　　　　的结构。 2.放射性同位素的应用与防护(1)放射性同位素:有　　　　放射性同位素和　　　　放射性同位素两类,放射性同位素的化学性质相同。 (2)应用:消除静电、工业探伤、做　　　　　　　　等。 (3)防护:防止放射性对人体组织的伤害。
三、原子核的衰变、半衰期1.原子核的衰变(1)原子核放出α粒子或β粒子,变成另一种　　　　　　的变化称为原子核的衰变。 (2)分类γ衰变:当放射性物质连续发生衰变时,原子核中有的发生α衰变,有的发生β衰变,同时伴随着γ辐射。
2.半衰期(1)定义①:放射性元素的原子核有　　　　发生衰变所需的时间。 (2)影响因素②:放射性元素衰变的快慢是由核　　　　自身的因素决定的,跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。 
①注:半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间而不是样本质量减少一半的时间。
②注:半衰期是一个统计概念,是对大量的原子核衰变规律的总结,对于一个特定的原子核,无法确定何时发生衰变,但可以确定各个时刻发生衰变的概率,即某时衰变的可能性,因此,半衰期只适用于大量的原子核。
四、核力和核能1.原子核内部,　　　　所特有的相互作用力,叫核力。 2.核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm,其对应的能量ΔE=　　　　。 3.原子核分解成核子时要吸收一定的能量,相应的质量增加Δm,吸收的能量为ΔE=　　　　。 
4.结合能和比结合能③(1)结合能:核子结合为原子核时　　　　的能量或原子核分解为核子时　　　　的能量,叫作原子核的结合能,亦称核能。 
(2)比结合能:原子核的结合能与　　　　　　之比,称作比结合能,也叫平均结合能。 
1.判断下列说法的正误。(1)所有元素都可以发生衰变。(　　)(2)重核裂变和轻核聚变都能释放核能。(　　)(3)质能方程表明在一定条件下,质量可以转化为能量。(　　)
A.16个中子,8个质子B.8个中子,16个质子C.24个中子,8个质子D.8个中子,24个质子
3.(多选)已知中子的质量是mn=1.674 9×10-27 kg,质子的质量是mp=1.672 6×10-27 kg,氘核的质量是mD=3.343 6×10-27 kg,则氘核的比结合能为(　　)×10-13 J ×10-13 J MeV
1.α衰变、β衰变的比较
3.衰变次数的计算方法
4.半衰期的理解(1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律,对个别或少量原子核,无半衰期可言。(2)根据半衰期的概念,可总结出公式 。式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量,N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量,t表示衰变时间,τ表示半衰期。
2.(2018江苏高考)已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T,则相同质量的A和B经过2T后,剩有的A和B质量之比为(　　)A.1∶4 B.1∶2C.2∶1 D.4∶1
3.(多选)(2020广西桂林模拟)某医院利用放射线治疗肿瘤,被利用的放射源必须具备以下两个条件:(1)放出的射线有较强的穿透能力,能辐射到体内肿瘤所在处;(2)能在较长的时间内提供比较稳定的辐射强度。现有四种放射性同位素的放射线及半衰期如表所示。关于在表中所列的四种同位素,下列说法正确的是(　　)
A.最适宜作为放疗使用的放射源应是钴60B.最适宜作为放疗使用的放射源应是锶90C.放射线的电离能力最强的放射源是锝99D.放射线的电离能力最强的放射源是氡222
答案 AD　解析 钴60放出的γ射线穿透能力强,半衰期长,选项A正确,B错误;α射线电离能力最强,γ射线的电离能力最弱,氡222放出的是α射线,选项C错误,D正确,故选AD。
1.核反应的四种类型
2.核反应方程式的书写
(2)掌握核反应方程遵循的规律是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据。由于核反应不可逆,因此书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向。(3)核反应过程中质量数守恒,电荷数守恒。
3.核能的计算方法(1)根据ΔE=Δmc2计算,计算时Δm的单位是“kg”,c的单位是“m/s”,ΔE的单位是“J”。(2)根据ΔE=Δm×931.5 MeV计算。因1原子质量单位(1 u)相当于931.5 MeV,所以计算时Δm的单位是“u”,ΔE的单位是“MeV”。(3)根据核子比结合能来计算核能原子核的结合能=核子比结合能×核子数。
4.对质能方程的理解(1)一定的能量和一定的质量相联系,物体的总能量和它的质量成正比,即E=mc2。方程的含义:物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系,物体的能量增大,质量也增大;物体的能量减少,质量也减少。(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm,其能量也要相应减少,即ΔE=Δmc2。(3)原子核分解成核子时要吸收一定的能量,相应的质量增加Δm,吸收的能量为ΔE=Δmc2。
4.(多选)(2020全国卷Ⅰ)下列核反应方程中,X1、X2、X3、X4代表α粒子的有(　　)
答案 AC　解析本题以人工放射性同位素为背景,意在考查核反应方程。根据核反应中质量数和电荷数守恒的规律可知,X的质量数为4+27-1=30,电荷数为2+13-0=15,Y的质量数为30,电荷数为15-1=14,则X的质量数和Y的质量数相等,X的电荷数比Y的电荷数多1,选项A正确,选项B错误;X的电荷数比 的电荷数多15-13=2,选项C正确;X的质量数比 的质量数多 30-27=3,选项D错误。
A.X粒子是质子B.X粒子的质量为939.6 MeV/c2C.太阳每秒因为辐射损失的质量约为4.4×109 kgD.太阳每秒因为辐射损失的质量约为17.6 MeV/c2
典型物理模型指导突破科学思维之模型建构——磁场中的原子核衰变与动量守恒的综合问题静止原子核在匀强磁场中自发衰变,如果产生的新核和放出的粒子的速度方向与磁场方向垂直,则它们的运动轨迹为两相切圆,α衰变时两圆外切,β衰变时两圆内切,根据动量守恒m1v1=m2v2和 知,半径小的为新核,半径大的为α粒子或β粒子,其特点对比如下表:
【典例】 (多选)(2020重庆期中)原来静止在匀强磁场中的某种放射性元素的原子核,衰变后产生的新核Y和α粒子在磁场中运动径迹如图所示,假定原子核 衰变时释放的核能全部转化为Y核和α粒子的动能,已知Y核的动能为E0,光速为c,下列说法正确的是(　　)
粒子在磁场中做圆周运动的半径r= ,因为新核Y和α粒子动量大小相等,所以其运动半径和带电荷量成反比,有r1∶r2=q2∶q1=2∶(Z-2),故D错误。
计算粒子与新核的动能时,可由 先算出两者的动能之比,再由放出的能量等于两者动能的和联立方程组求解。求两者动能比时,粒子与新核的质量用质量数即可,但求放出的能量时,所有粒子的质量必须用实际质量。
(多选)(2020广东汕头模拟)如图所示,静止的 核发生α衰变后生成反冲Th核,两个产物都在垂直于它们速度方向的匀强磁场中做匀速圆周运动,下列说法正确的是(　　)A.衰变方程可表示为B.Th核和α粒子的圆周轨道半径之比为1∶45C.Th核和α粒子的动能之比为1∶45D.Th核和α粒子在匀强磁场中旋转的方向相反